2.4地下铁道线路设计
线路设计的任务是在规划路网和预可行性研究的基础上，对拟建的地下铁道线路的平面和竖向位置，通过不同的设计阶段，逐步由浅入深，进行研究与设计，达到最佳确定地下铁道线路在城市三维空间的位置。
线路设计一般分为四个阶段，即可行性研究阶段、总体设计阶段、初步设计阶段、施工设计阶段。
可行性研究阶段主要是通过线路多方案比选，完善线路走向、路由、敷设方式，稳定车站、辅助线等的分布，提出设计指导思想、主要技术标准、线路乎纵剖面及车站的大致位置等。
总体设计阶段是根据可行性研究报告及审批意见，通过方案比选，初步选定线路平面位置、车站位置、辅助线形式、个同敷设方式的过渡段的位置，提出线路纵剖面的初步标高位置等。
初步设计阶段是根据总体设计文件及审查意见，完成对线路设计原则、技术标避等的确定，稳定线路平面位置，基本稳定车站位置及线路纵剖面设计。
施工设计阶段是根据初步设计文件、审查意见和有关专业对线路平纵剖面提出的要求，对部分车站位置及个别曲线半径等进行微调，对线路平面及纵剖面进行精确计算和详细设计，提供施工图纸和说明文件。
地铁线路按其在运营中的作用，分正线、辅助线和车场线。正线供载客列车运行，包括区间正线、支线、车站正线；辅助线为空载列车折返、停放、检查、转线及出入车辆段服务，包括折返线、渡线、车场出入线、联络线等；车场线是车辆段场区作业的全部线路。
2.4.1线路选线
线路选线既是路网规划及预可行性研究阶段的内容，也是可行性研究阶段的内容，包括线路走向、线路分布、线路路由、车站分布、线路交叉形式、线路敷设方式等的选择。
1.所需资料
选线工作开展之前，一般由建设单位向设计单位提供下列资料，作为开展线路设计工作的依据：
(1)地下铁道(城市快速轨道交通)路网规划(研究)报告； (2)地铁项目建议书(或预可行性研究报告)及其由批文件； (3)市政府及其上级领导部门对地铁项目建设的指示； (4)客流资料；
(5)城市总体发展规划资料； (6)城市的经济统计资料；
(7)水文气象资料；
(8)工程地质及水文地质资料， (9)地形图资料；
(10)线路可能经过区域内的文物保护场地及建筑物等资料 (11)线路可能穿越的建筑区内主要房屋及其基础资料 (12)线路可能经由区域内的市政及人防设施资料； (13)地铁线的主要技术标准； (14)接轨点线路乎纵剖面竣工资料； (15)运营技术经济指标及客流统计资料； (16)地铁车辆配备及车辆技术参数资料。 2.线路方向及路由选择
(1)线路方向及路由选择要考虑的主要因素 ①线路的作用
a．为城市居民的生产、生活提供交通服务，是修建地铁的主要目的。在为城市交通服务中，还应包括为城市哪一地区或哪一个方向的客流服务，该项工作由地铁路网规划报告或项目建议书所确定。起讫点和必经点即线路走向体现这一服务目的，因此也由路网报告和项目建议书所确定。
b．其他：包括为战备、物资运输、安装电缆等服务。地下铁道多数建于地下，由于它的隐蔽性，在战争状态下，它可以用来隐蔽人员、物资、调动兵员和开办地下军工厂等，“二战”期间的伦敦、莫斯科地铁都发挥了很好的战备作用。
②客流分布与客流方向
无论从地铁内部效益还是从方便市民搭乘地铁的社会效益，都是要求地铁最大限度地吸引客流。地铁线路应尽量多地经过一些大客流集散点，为此，往往要求放弃控制点间的最短路由方向。
③城市道路路网分布状况
城市道路分为快速路、主干道、次干道、支路等。快速路、主干道是贯穿整个城市或各区之间的主路，道路宽阔、交通可达性好。道路两侧往往密集了许多重要的机关单位、商业点、公司等，人口密度高。地下铁道线路一般应选择城市主路敷设，吸引范围内客流多，换乘方便，能更好地为市民服务，运营效益高。只有在特殊条件下为了转换主路，在过渡地段才选择次干道以下道路敷设。
④隧道主体结构施工方法
地铁隧道主体结构施工方法很多，不同施工方法的土建费用和对城市的干扰程度差别很大。在第四系地层中，明挖法施工的土建费用最省，但对城市干扰大，暗挖法则反之。所以，目前国内各城市有条件的可以选择明挖，但在市中心区则采用暗挖法，如复-八线的区间用
浅埋暗挖法，成都地铁区间隧道采用盾构法。
⑤城市经济实力
地下铁道建设费用很高，每公里造价数亿元。限于财力，在路由选择上，为了降低造价，除有计划的与旧城改造结合之外，要尽量避免对城市造成大量的拆建工程。此外，各城市根据经济状况需要有计划地分期、分批建设，如北京地铁一、二期工程。
除上述5方面经常考虑的因素之外，城市发展与改造计划，城市的地理环境条件(地形、地质、水文、周边城镇发展)，线路敷设方式等都影响路由选择，在特定条件下还可以起主导作用。
(2)通过特大型客流集散点的路由选择
目前国内尚未对特大型客流集散点进行量值定义，也末见到这方面的国外资料，根据以往经验，一般认为对地铁产生3万上下车人次／h或20万人次／d及以上客流量的，称之为特大型客流集散点较适宜，一般情况下，城市的对外交通枢纽(铁路客运站、航空站、客运码头、长途汽车站)、市内公交总站、大型商业中心、大型公园广场、大型展览中心、大型体育中心等都有可能成为特大型客流集散点。
对于特大型客流集散点，地铁线路必须照顾到，并在乘客使用方便的地点设站。当特大型客流集散点离开线路直线方向或经由主路时，线路路由有下列方式可供选择：
①路由绕向特大型客流集散点。这是一种主要的选择方式，能为特大型客流集散点提供两个方向的服务，给乘客提供较大的方便，宜尽量选用。北京地铁环线为照顾北京火车站在站前广场设置了地铁北京站。
②采用支路连接。当特大型客流集散点位于郊区，线路绕向它长度增加过多，不利于直通客流时，可考虑采用支线连接。
③延长地铁车站出入口通道，并设自动步道。若特大型客流集散点距线路一般不超过300m，但线路绕向它很困难时，可以考虑自动步道方案。
④调整地铁路网部分线路走向。
⑤调整特大型客流集散点。路网确定后，规划及拟建中的特大型客流集散点应主动靠近地铁车站，统一规划，综合设计，分步实施，会起到节省建设资金和给乘客带来方便，事半功倍的效果。
(3)路由方案比选
地铁路由对地铁工程建设和城市发展影响重大，应多作路由方案比较。吸引客流条件、线路条件、施工条件、施工干扰、对城市的影响、工程造价、运营效益等，是路由方案比选的主要内容。
①吸引客流条件包括客流量大小、吸引范围内居住及工作人口多少、照顾客流量集散点的多少、乘客便利条件及与其他交通工具换乘条件等。
②线路条件包括线路长度、曲线半径及曲线总转角、车站数目、车站设置条件等。 ③施工条件包括施工方法、施工场地安排、施工运输道路以及施工难易条件之评价。 ④施工干扰包括房屋、地下地上管线等拆迁量，对道路交通的影响，对商业经营的影响
等。
⑤对城市的影响，主要是评价地铁路由与城市改造发展规划的一致性及结合程度。
3.车站分布
(1)影响车站分布的因素 ①大型客流集散点
大型客流集散点往往是城市的政治、经济活动中心，是城市发展的窗口地段。该地段客流数量大、集中，对地面交通压力很大。地铁通过车站吸引这些客流能充分发挥自身的效能，并且对解决城市交通起到积极作用，所以地铁在大型集散点上必须设站。
②城市规模大小
城市规模大小包括城市建成区和规划区域面积及人口。城区面积大，人口多，线路上客流量大、乘距长时，地铁应以长距离乘客为主要服务对象，车站分布宜稀一些，以提高地铁乘客的交通速度。反之，车站分布宜密一些。
③城区人口密度
我国地域辽阔，分布在南北东西各地的城市人口密度差异很大，如2005年北京市人口平均密度为每平方公里937人，上海市中心常住人口密度为2804人每平方公里(2005年)。广州市中心人口常住人口密度达975人每平方公里(2005年)。人口密度大，同样吸引范围内，发生的交通客流量就大，因此车站分布宜密一些。
④线路长度
一条线路的长度，短则几公里,短线路宜多设站，长线路宜少设站 ⑥城市地貌及建筑物布局
城市中的江、河、湖、山和铁路站场、仓库区等，人口密度低，甚至无人区时可以不设站，但若有开发公园条件，则应在主出人口处考虑设站。
⑧地铁路网及城市道路网状况
两条地铁线路交叉或地铁线路与城市主干道交叉时，为了乘客的方便，宜设车站。 ⑦人们对站间距离的要求
在车站分布数量上，除大型客流集散点从换乘站外，其他车站的设置，主要受人们对站间距离要求所支配。对于平均站间距离，世界上有两种趋向，一种是小站间距，平均为1km左右一种是大站间距，平均1．6km左右。香港地铁平均站间距为1050m，其中港岛线仅947m；莫斯科地铁平均站间距为1.7km左右。
我国地铁在吸收全世界地铁建设的经验基础上，在地下铁道设计规范中规定“车站间的距离应根据现状及规划的城市道路布局和客流实际需要确定，在城市中心区和居民稠密区宜为1km左右，在城市外围区应根据具体情况适当加大车站距离”。我国已建成地铁平均间距如表2.4.l。
表 2.4.1 国内城市地铁平均站间距
除上述各因素外，线路平面、纵剖面、车站姑位的地形条件，城市公交车线路网及车站位置，也会对地铁车站分布数目造成一定影响。
(2)车站分布对市民出行的影响
车站数目的多少，直接影响市民乘地铁的出行时间。车站多，市民步行到站距离短，节省步行时间，可以增加短程乘客的吸引量；车站少，则恰恰相反，提高了交通速度，减少乘客在车内的时间，可以增加线路两端乘客的吸引量。图2.4.1是站间距与交通速度关系曲线。市民出行对交通工具的选择，快捷省时条件排在第一位。如北京市城建设计院译编的《国外地铁科技动态汇编》第六期载芝加哥市滨湖线的不同站间距比较，结果是大站间距(1.6km)比小站间距(0.8km)多吸引客流量3％。
图2.4.1是站间距与交通速度关系曲线 (3)车站分布比选
车站分布应根据上述内容经科学的综合分析．详细的方案比选后确定。这里需要强调一点，地铁车站分布数目对建设费用、运营成本、施工干扰等都有很大的影响，唯一的是客流吸引量与乘客出行时间需要进行具体分析计算，在市场经济条件下，车站分布一定要进行经济效益的比较。
4．辅助线分布 (1)辅助线分类及用途
辅助线是为保证正常运营，合理调度列车而设置的线路，最高运行速度限制在35km/h。 辅助线按其性质可以分为折返线、存车线、渡线、联络线、车辆段(车场)出入线。 折返线为供运营列车往返运行时的调头转线及夜间存车用；存车线供故障列车停放及夜间存车用。这两种线布置形式一般相同，功能也可互换。用道岔将上行线、下行线及折返线连接起来的线路称为渡线，有单渡线和交叉渡线之分。渡线单独设置时，用来临时折返列车，